CN110965979A - 一种径向小井眼内深部燃爆压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种径向小井眼内深部燃爆压裂方法，属于燃爆压裂技术领域，目标井通过侧钻小井眼技术在储层形成具有一定长度和直径的径向小井眼后，将压力***下入油管管鞋、隔离液泵注、乳化***泵注、顶替液泵注、封隔器封隔径向小井眼窗口上下油套环形空间、顶替液泵注、压力敏感***上提至小井眼窗口、下入封隔器封隔油管窗口上下油套环形空间。其中压力***下入包括***类型设计、压力敏感度设计。泵注阶段包括乳化***用量设计、顶替液类型设计及泵注压力设计。本发明设计合理、施工方便且操作简单，可实现火药在小井眼内深部铺置及可控点燃，实现小井眼内部的爆燃压裂。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于石油、天然气储层压裂改造中径向小井眼内深部燃爆压裂工艺，属于燃爆压裂技术领域。
背景技术
随着我国石油工业的发展，多数油气田进入生产中后期，产量也明显下降。燃爆压裂技术凭借其施工简单，成本低廉等优势成为改善地层渗透性的简单有效方法。但目前燃爆压裂施工的有效范围仅限于近井地带，并不能有效改善远离井筒地带地层渗透性，具有一定的局限性。而水力压裂和酸化技术能增加裂缝的延展长度，但由于其对施工现场要求高、技术存在诸多限制，并且其形成的裂缝也不能有效改善近井带***地层渗透率，所以开发效果也不理想。侧钻小井眼技术虽然能改善近井带***地层渗流场，但其小井眼周围渗流阻力仍然很大，小井眼开发利用效率低。
现有的普通燃爆压裂技术，只能在实现***在井筒内燃爆，通过射孔孔眼将能量通过液体传递到井壁实现压裂。该类技术无法实现将***输送至径向小井眼内。
现在已有利用软管输送固体***在径向小井眼深部燃爆压裂的发明技术，并且能取得一定的储层增产效果。该项发明技术施工段为100-1000米水平段，需要在施工过程中向目标储层下入软体输送固体火药，增大了施工工作量，且无法有效改造压降集中的近井带储层。
现在也存在利用液体***和定时***在测侧钻井中实施燃爆让列的技术发明，但流体***的流动性过高，粘度相对较小，无法在小井眼内实现段塞式充填。并且液体***不稳定，容易与井筒中的液体混合，在小井眼中易发生渗滤作用，对施工操作要求高。
综上所述，可将乳化***作为一种燃爆剂实现径向小井眼内深部燃爆压裂，能有效避免上述两种发明方法的短板。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种径向小井眼内深部燃爆压裂方法，利用侧钻小井眼技术或高压水射流技术钻出的小井眼后，将乳化***泵入小井眼中，并通过压力***引爆井眼中乳化***，产生强冲击波和高能气体，提高小井眼增产，同时保证施工的安全性及对油、套管的保护。
本发明的技术方案如下：
一种适用于油气层压裂改造中的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，包括以下步骤：
1、在井筒套管内，下入压力***，封堵油管管鞋；根据施工所用乳化***泵注压力设置压力***起爆压力，压力***的选用考虑施工层位温度、压力等施工环境；
2、下入封隔器，封隔施工目标径向小井眼油管窗口上下油套环形空间；不需在泵注***后、再上提油管下入***，施工流程简单；
3、地面泵组泵注隔离液，泵注隔离液，清洗油管中杂质，替出油管中原有液体，同时隔离液填充油管管鞋至径向小井眼油管窗口处；
4、地面乳化***泵注设备低压泵注乳化***进入油管；
5、顶替液泵注设备低压泵注顶替液进入油管，将油管中乳化***全部顶替至小井眼中；
6、拆除步骤2下入的封隔器，上提油管，将油管鞋处压力引爆器上提至乳化***填充后的径向小井眼油管窗口高度；
7、在油套环形空间内下入封隔器，封隔径向小井眼油管窗口上下油套环形空间；
8、地面顶替液泵注设备向油管中继续泵入顶替液，引爆油管下端部压力***，进而引爆小井眼中乳化***。
优选的，步骤2中，上下封隔器分别座在距离径向小井眼油管窗口上下0.8～1.2m的油套环形空间中。
进一步优选的，步骤2中，上下封隔器距离径向小井眼油管窗口的距离为1m。
优选的，步骤3中泵注隔离液的压力、步骤5中泵注顶替液的压力均小于压力***的设定值。压力***已经座在油管鞋处，需要注意控制隔离液、顶替液泵注压力，避免将压力***引爆。
进一步优选的，步骤3中泵注隔离液的压力和油管液柱压力之和小于压力***压力4～5MPa。
进一步优选的，步骤5中泵注顶替液的压力和油管液柱压力之和小于压力***压力3～4MPa。
优选的，步骤3中，隔离液的用量为油管管鞋至径向小井眼油管窗口段油管体积的1～1.05倍。
优选的，步骤3中，隔离液密度为1.85～2.00g/cm3。隔离液选择根据施工地层敏感性、乳化***敏感性和油管敏感性确定，可为较高密度的钻井液，但不仅限于此。
优选的，步骤4中，乳化***泵注量为施工目标小井眼井筒体积的1.0～1.1倍。
优选的，步骤4中，乳化***的泵注压力和油管液柱压力之和小于压力***压力4～5MPa。
优选的，步骤5中，顶替液用量为井口至径向小井眼油管窗口段油管体积的1.0～1.1倍。
优选的，步骤5中，顶替液的密度小于1.05g/cm3。
上述过程中乳化***性能及用量根据目标小井眼储层特性和小井眼尺寸确定。隔离液、顶替液用量根据油管尺寸及施工段长度确定。
顶替液根据乳化***的敏感性及油管敏感性确定，步骤8中的顶替液与步骤5中的顶替液为同一顶替液。
普通井的燃爆技术无法应用在小井眼内进行燃爆压裂，无法将***送至施工段。小井眼内深部燃爆聚压裂技术能有效解决这些情况。利用侧钻小井眼在地层中形成一定长度、横截面积的径向小井眼，将乳化***压入小井眼中并送至地层深部，上提引爆器至小井眼窗口，在不破坏井筒及套管的前提下引爆***，点燃小井眼中的乳化***，在小井眼井段形成燃爆压裂过程。小井眼井筒中***产生裂缝主要有以下三个方面：第一方面***产生的冲击波对小井筒壁面岩石进行破碎，产生一定数量的微裂缝，同时***产生的岩石碎屑可支撑裂缝，所以不需要泵送支撑剂；第二方面***产生高能气体冲击产生的微裂缝进行扩展延伸，在小井眼井筒附近形成相互连通的裂缝网，有效沟通小井眼井筒与连然裂缝连通性，扩大油层的渗流面积，改变近井带流体流动类型，减小渗流阻力；第三方面***产生的高温气体能对小井眼近井带岩石产生溶蚀效果，改善小井眼近井带渗流场。
本发明的有益效果在于：
1.小井眼井眼直径小，钻取成本低，是属于增产措施，侧钻小井眼技术虽然能达到增产措施，改善储层渗流特性，但由于小井眼渗流面积较小，为了提高侧钻小井眼的增产效率，所以设计发明了一种径向小井眼内深部燃爆压裂工艺，通过燃爆压裂改善其周围流体流动类型，能有效减小地层渗流阻力。本发明在侧钻小井眼技术上，将燃爆压裂与钻井技术结合，在小井眼附近地层形成岩石破碎带，改善附近渗流阻力。实现储层径向内深部压裂改造。
2.本方法使用乳化***作为燃爆压裂的燃爆剂，通过地面泵送的方式将乳化***投放至径向小井眼内，实现小尺寸孔眼(通过侧钻小井眼或高压水射流实现，长度一般小于200m)深部的爆燃压裂，乳化***兼具液体的流动性、黏性和固体的弹性，在小井眼中基本不发生渗滤作用，也基本不与井内的流体混合交互，无需在泵注***前进行洗净工作，容易操作，安全便利，因此在泵注过程中能实现燃爆剂在小井眼内深部铺药均匀和稳定加持，相对于其他***实现更好的压裂效果。现场通过改变乳化***的配药比重来满足特定的施工环境要求，且相对于固体***具有更好的环保效果，施工简单安全。
附图说明
图1是本发明的施工流程图。
图2是目标井径向小井眼内深部燃爆压裂工艺施工过程中的剖面图。
图3是目标井径向小井眼内深部燃爆压裂工艺施工过程中的结构俯视图。
图4是目标井径向小井眼内深部燃爆压裂工艺施工后的结构俯视图。
其中：1、井筒套管；2、油管；3、封隔器；4、人工井底；5、顶替液；6、隔离液；7、地层岩体；8、压力***；9、乳化***；10、燃爆压裂产生的裂缝；11、天然裂缝。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
一种适用于油气层压裂改造中的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，如图1、图2所示，采用乳化***泵注方式向目标小井眼井段泵入燃爆体系，其步骤如下：
步骤1、在井筒套管内，下入压力***，封堵油管管鞋。压力***选用剪切销钉固定撞针式***。根据施工所用乳化***泵注压力设置压力***起爆压力。
步骤2、下入封隔器，封隔施工目标径向小井眼油管窗口上下油套环形空间，上下封隔器距离径向小井眼油管窗口的距离为1m。
步骤3、地面泵组泵注隔离液。泵注隔离液，可清洗油管中杂质，预防乳化***受到污染。同时，隔离液注入到油管鞋至径向小井眼油管窗口处，可防止乳化***淤积此处，避免***浪费。隔离液选取根据地层敏化及施工火药敏化选取。隔离液用量为油管管鞋至径向小井眼油管窗口段油管体积的1～1.05倍，隔离液的泵注压力和油管液柱压力之和小于压力***压力5MPa。
步骤4、地面乳化***泵注设备泵注乳化***进入油管，乳化***泵注量为施工目标小井眼井筒体积的1.0～1.1倍。乳化***的泵注压力和油管液柱压力之和小于压力***压力5MPa。
步骤5、地面顶替液泵注设备泵注顶替液进入油管。顶替液将油管中乳化***全部替入目标小井眼中。顶替液用量为井口至径向小井眼油管窗口段油管体积的1.0～1.1倍，顶替液根据乳化***敏化选取。顶替液的泵注压力和油管液柱压力之和小于压力***压力4MPa。
步骤6、拆除步骤2下入的封隔器，上提油管，将油管鞋处压力引爆器上提至乳化***填充后的径向小井眼油管窗口高度，保证***能顺利引爆小井眼中乳化***。
步骤7、在油套环形空间内下入封隔器，封隔径向小井眼油管窗口上下油套环形空间，将油管空间封闭成一独立空间体系。
步骤8、地面顶替液泵注设备向油管中继续泵入顶替液，引爆油管下端部压力***，进而引爆小井眼中乳化***。
本实施例中，所属目标井的基本参数，详见表1：
表1目标井基础数据
根据径向小井眼的几何尺寸参数，计算出小井眼井筒体积为V＝75×3.14×0.022252m3＝0.1193m3。
根据油管集合尺寸、井筒下深及径向小井眼埋深，可计算出油管管鞋至径向小井眼油管窗口段油管体积为
V＝3.14×0.04432×(1715.2-1600)m3＝0.7099m3。
井口至径向小井眼油管窗口段油管体积为
V＝3.14×0.04432×1600m3＝9.8595m3
本实施例中，乳化***铺填满整个径向小井眼。根据所述乳化***用量为施工段小井眼体积的1.0～1.1倍,此处计算选用1.1倍，概算出乳化***用量V火药＝0.1193×1.1m3＝0.13123m3。本次选用乳化***由以下质量比的原料制成：硝酸铵66.5％～84.4％，硝酸钠1.5％～9.8％，尿素0.6％～2.0％，水7.0％～11.4％，油相材料3.6％～3.9％，离子液体消焰剂2.2％～3.6％，油包水型乳化剂0.6％～2.7％。
本实施例中，选用密度为2.0g/cm3钻井液作为隔离液，隔离段塞充填油管管鞋至侧钻窗口段油管体积。根据所述隔离液用量为油管管鞋至侧钻窗口段油管体积的1.0～1.05倍，此处计算选用1.05倍。概算出隔离液用量V隔离液＝0.70989×1.05m3＝0.7454m3。
本实施例中，选用粘度较高的水解聚丙烯酰胺溶液作为顶替液，顶替液将油管中乳化***顶替到施工小井眼井段。根据所述顶替液用量为油管头至侧钻窗口段油管体积的1.0～1.1倍，此处计算选用1.1倍。概算处顶替液用量V顶替液＝9.8595×1.1m3＝10.8455m3。
本实施例中，选用剪切销钉式压力***，起爆压力为28MPa。实际使用时，可根据需要，对所述隔离液、乳化***及顶替液的成分及用量进行相应的调整。燃爆施工过程中的结构示意图如图3所示，燃爆施工过程后的结构示意图如图4所示，可实现径向小井眼的增产钻取。
实施例2：
一种适用于油气层压裂改造中的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其步骤如实施例1所述，所不同的是，步骤2中，上下封隔器距离径向小井眼油管窗口的距离为0.8m。
实施例3：
一种适用于油气层压裂改造中的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其步骤如实施例1所述，所不同的是，步骤2中，上下封隔器距离径向小井眼油管窗口的距离为1.2m。
实施例4：
一种适用于油气层压裂改造中的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其步骤如实施例1所述，所不同的是，步骤3中，隔离液用量为油管管鞋至径向小井眼油管窗口段油管体积的1倍，隔离液的泵注压力和油管液柱压力之和小于压力***压力4MPa。
实施例5：
一种适用于油气层压裂改造中的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其步骤如实施例1所述，所不同的是，步骤4中，乳化***泵注量为施工目标小井眼井筒体积的1.0倍。乳化***的泵注压力和油管液柱压力之和小于压力***压力4MPa。
实施例6：
一种适用于油气层压裂改造中的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其步骤如实施例1所述，所不同的是，步骤5中，顶替液用量为井口至径向小井眼油管窗口段油管体积的1.0倍，顶替液根据乳化***敏化选取。顶替液的泵注压力和油管液柱压力之和小于压力***压力3MPa。
Claims (10)
1.一种径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：
1、在井筒套管内，下入压力***，封堵油管管鞋；根据施工所用乳化***泵注压力设置压力***起爆压力；
2、下入封隔器，封隔施工目标径向小井眼油管窗口上下油套环形空间；
3、地面泵组泵注隔离液，泵注隔离液，清洗油管中杂质，同时隔离液填充油管管鞋至径向小井眼油管窗口处；
4、地面乳化***泵注设备泵注乳化***进入油管；
5、顶替液泵注设备泵注顶替液进入油管，将油管中乳化***全部顶替至小井眼中；
6、拆除步骤2下入的封隔器，上提油管，将油管鞋处压力引爆器上提至乳化***填充后的径向小井眼油管窗口高度；
7、在油套环形空间内下入封隔器，封隔径向小井眼油管窗口上下油套环形空间；
8、地面顶替液泵注设备向油管中继续泵入顶替液，引爆油管下端部压力***，进而引爆小井眼中乳化***。
2.根据权利要求1所述的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其特征在于，步骤2中，上下封隔器分别座在距离径向小井眼油管窗口上下0.8～1.2m的油套环形空间中。
3.根据权利要求2所述的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其特征在于，步骤2中，上下封隔器距离径向小井眼油管窗口的距离为1m。
4.根据权利要求1所述的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其特征在于，步骤3中泵注隔离液的压力、步骤5中泵注顶替液的压力均小于压力***的设定值。
5.根据权利要求4所述的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其特征在于，步骤3中泵注隔离液的压力和油管液柱压力之和小于压力***压力4～5MPa。
6.根据权利要求4所述的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其特征在于，步骤5中泵注顶替液的压力和油管液柱压力之和小于压力***压力3～4MPa。
7.根据权利要求1所述的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其特征在于，步骤3中，隔离液的用量为油管管鞋至径向小井眼油管窗口段油管体积的1～1.05倍；
优选的，步骤3中，隔离液密度为1.85～2.00g/cm3。
8.根据权利要求1所述的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其特征在于，步骤4中，乳化***泵注量为施工目标小井眼井筒体积的1.0～1.1倍。
9.根据权利要求1所述的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其特征在于，步骤4中，乳化***的泵注压力和油管液柱压力之和小于压力***压力4～5MPa。
10.根据权利要求1所述的径向小井眼内深部燃爆压裂方法，其特征在于，步骤5中，顶替液用量为井口至径向小井眼油管窗口段油管体积的1.0～1.1倍；
优选的，步骤5中，顶替液的密度小于1.05g/cm3。
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